JP2000091198A - X-ray mask manufacturing device and method - Google Patents

X-ray mask manufacturing device and method

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JP2000091198A
JP2000091198A JP25657398A JP25657398A JP2000091198A JP 2000091198 A JP2000091198 A JP 2000091198A JP 25657398 A JP25657398 A JP 25657398A JP 25657398 A JP25657398 A JP 25657398A JP 2000091198 A JP2000091198 A JP 2000091198A
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JP
Japan
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mask
conductor block
substrate
drawn
temperature
Prior art date
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Abandoned
Application number
JP25657398A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Murooka
賢一 室岡
Hitoshi Sunaoshi
仁 砂押
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent an error due to a temperature change from occurring by providing a mechanism for applying a static voltage to a conductor block and that for controlling the level of a static voltage being applied according to the output of a surface height measurement mechanism. SOLUTION: A conductor block 16 is arranged at a part that opposes the reverse side of a mask 17, and a high DC voltage is applied by a high-voltage power source 15. Then, when the pressure of a fluid 21 for making constant the temperature of the mask is equal to zero, the interval between the reverse side of the mask 17 and the conductor block 16 is set to a specific distance. The output of a sensor 27 for monitoring potential in the direction of the face normal line at the center of the mask 17 being mounted to a mask holder 19 is read by a control computer 28 to control the high-voltage power supply 15 along with the output of a pressure gauge 24 and to control potential being fed to the conductor block 16. Also, the temperature of the conductor block 16 is made constant and that of the mask 17 is made constant, thus reducing an error in length dimension due to thermal expansion and stabilizing a resist process that is sensitive to temperature, namely improving a short dimension accuracy.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、X線露光用のマス
クの製造装置及び方法に関する。
The present invention relates to an apparatus and a method for manufacturing a mask for X-ray exposure.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置を始めとする回路素子の集積
度が高くなることに伴い、これを構成するLSI 素子の回
路パターンはますます微細化していく。このパターンの
微細化は、やがて現在大量生産のためのパターン形成に
用いられている紫外線を用いた転写装置の解像限界に達
するため、新しいパターン形成技術の開発が要請されて
いる。
2. Description of the Related Art As the degree of integration of circuit elements such as semiconductor devices increases, the circuit patterns of the LSI elements constituting the circuit elements become increasingly finer. Since the miniaturization of the pattern will eventually reach the resolution limit of a transfer device using ultraviolet rays currently used for pattern formation for mass production, development of a new pattern formation technology is required.

【0003】この要請に答えうる候補の一つとして、X
線リソグラフィー技術がある。X線リソグラフィー技術
では波長1nm程度の軟X線を露光に用い、SiN 、SiC 、
ダイアモンド等の軽元素からなる膜厚1〜3μm の支持
膜上に金属等の吸収体からなる等倍の転写パターンを形
成したマスクを用いて、近接露光によりパターンの形成
を行う。その際、マスク上に所望のパターンを形成する
方法としては、吸収体上にエッチングマスク層を成膜
し、この上にレジストを塗布した後、電子ビーム描画装
置を用いて、所望のパターンにレジストの加工を行い、
このレジストを基にエッチングによりエッチングマスク
層を加工し、さらに加工されたエッチングマスクを基に
吸収体の加工を行う事が通常行われている。
[0003] One of the candidates that can respond to this request is X
There is a line lithography technique. In the X-ray lithography technology, soft X-rays having a wavelength of about 1 nm are used for exposure, and SiN, SiC,
A pattern is formed by proximity exposure using a mask in which an equal-size transfer pattern made of an absorber such as a metal is formed on a support film having a thickness of 1 to 3 μm made of a light element such as diamond. At this time, as a method of forming a desired pattern on the mask, an etching mask layer is formed on the absorber, and a resist is applied thereon, and then the resist is formed into the desired pattern by using an electron beam drawing apparatus. Processing of
It is common practice to process the etching mask layer by etching based on this resist, and then process the absorber based on the processed etching mask.

【0004】電子ビーム描画装置内部は、電子線を通過
させる都合上、真空に保持されているため、従来、電子
ビーム描画時に被描画物を流体を介して直接恒温化する
ことは行われていない。しかし、前述のように、X線リ
ソグラフィーでは等倍のマスクを用いるので、マスクの
一層の高精度化が要請されるため、描画中の温度変化に
起因する、熱膨張による長寸法誤差やレジスト仕上がり
寸法の誤差等も厳しく抑制する必要が有る。さらに、X
線マスクの描画の際には、前述のように、マスクが高々
数μm の薄膜で構成されている事に起因して、恒温化の
ために流体を裏面に接触させると、流体の圧力によりマ
スクが大きく変形してしまう問題が存在する。
Since the inside of the electron beam lithography apparatus is kept in a vacuum for the purpose of allowing an electron beam to pass therethrough, it has not heretofore been carried out to directly heat the object to be drawn via a fluid during electron beam lithography. . However, as described above, since a mask of the same magnification is used in X-ray lithography, higher precision of the mask is required. Therefore, a long dimension error due to thermal expansion and a resist finish due to a temperature change during writing. It is necessary to severely suppress dimensional errors and the like. Furthermore, X
When drawing a line mask, as described above, when the fluid is brought into contact with the back surface for constant temperature because of the fact that the mask is composed of a thin film of at most several μm, However, there is a problem that the shape is greatly deformed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】このように、素子が微
細化する事に伴って必要となるX線リソグラフィー用の
マスクを製造する際に、電子ビーム描画工程において、
マスクの恒温化を、マスクを変形させることなく行う事
が、高精度のマスクを得るために必要となる。
As described above, when manufacturing a mask for X-ray lithography, which is required in accordance with the miniaturization of elements, in the electron beam drawing process,
It is necessary to maintain the temperature of the mask without deforming the mask in order to obtain a highly accurate mask.

【0006】本発明は、上述の条件を満たすX線マスク
の製造方法を提供し、X線リソグラフィーによる微細パ
ターン形成方法を提供する事を目的とする。
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an X-ray mask satisfying the above-mentioned conditions, and to provide a method for forming a fine pattern by X-ray lithography.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明では、上述の問題
を解決するために、第一の方法として、被描画基板の表
面高さを測定する機構と、該被描画基板の少なくとも被
描画領域の裏面に対向した導体ブロックと、被描画基板
と該導体ブロックとの間に作業流体を満たす機構と、該
導体ブロックに静電圧を印可する機構と、該表面高さ測
定機構の出力に応じて該印可する静電圧の大きさを制御
する機構とを有する電子ビーム描画装置を含むX線マス
ク製造装置を提供する。
According to the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, as a first method, a mechanism for measuring a surface height of a substrate to be drawn, and at least a region to be drawn of the substrate to be drawn are provided. A conductor block facing the back surface of the substrate, a mechanism for filling the working fluid between the substrate to be drawn and the conductor block, a mechanism for applying an electrostatic voltage to the conductor block, and according to an output of the surface height measurement mechanism. An X-ray mask manufacturing apparatus including an electron beam lithography apparatus having a mechanism for controlling the magnitude of the applied electrostatic voltage.

【0008】第二の方法として、被描画基板の少なくと
も被描画領域の裏面に対向した導体ブロックを配置し、
該被描画基板と該導体ブロックとの間に恒温化された作
業流体を満たし、被描画基板の表面高さが所定の範囲と
なるように該導体ブロックに静電圧を印可しつつ電子ビ
ーム描画を行う事により、X線マスクを形成する。
As a second method, a conductor block facing at least the back surface of the drawing area of the drawing substrate is arranged,
An electron beam lithography is performed while applying an electrostatic voltage to the conductor block so that the working fluid maintained at a constant temperature is filled between the substrate to be drawn and the conductor block and the surface height of the substrate to be drawn is within a predetermined range. By doing so, an X-ray mask is formed.

【0009】第三の方法として、第一の方法において、
前記導体ブロックが恒温化機構を備えている事を特徴と
するX線マスク製造装置を提供する。
As a third method, in the first method,
An X-ray mask manufacturing apparatus is provided, wherein the conductor block is provided with a temperature maintaining mechanism.

【0010】第四の方法として、第二の方法において、
前記作業流体の恒温化が、前記導体ブロックを恒温化す
ることにより、X線マスクを形成する。
[0010] As a fourth method, in the second method,
The constant temperature of the working fluid forms an X-ray mask by constant temperature of the conductor block.

【0011】第五の方法として、第三の方法において、
前記恒温化機構が、第二の作業流体を循環させる機構
と、該第二の作業流体を恒温化する機構とからなること
を特徴とするX線マスク製造装置を提供する。
As a fifth method, in the third method,
An X-ray mask manufacturing apparatus is provided, wherein the thermostating mechanism includes a mechanism for circulating a second working fluid and a mechanism for thermostating the second working fluid.

【0012】第六の方法として、第四の方法において、
前記作業流体の恒温化が、恒温化された第二の作業流体
を用いて、前記導体ブロックを恒温化することにより、
X線マスクを形成する。
As a sixth method, in the fourth method,
The constant temperature of the working fluid, by using a constant temperature of the second working fluid, by constant temperature of the conductor block,
An X-ray mask is formed.

【0013】第七の方法として、第一あるいは第三ある
いは第五の方法において、被描画基板の描画面に、所定
の電位を有する電極を電気的に接続する機構を備えた事
を特徴とするX線マスク製造装置を提供する。
As a seventh method, in the first, third or fifth method, a mechanism for electrically connecting an electrode having a predetermined potential to the drawing surface of the substrate to be drawn is provided. An X-ray mask manufacturing apparatus is provided.

【0014】第八の方法として、第二あるいは第四ある
いは第五の方法において、被描画基板の描画面を、所定
の電位に電気的に接続した状態で電子ビーム描画を行う
事により、X線マスクを形成する。
As an eighth method, in the second, fourth, or fifth method, electron beam lithography is performed by performing electron beam lithography while the drawing surface of the substrate to be drawn is electrically connected to a predetermined potential. Form a mask.

【0015】本発明により、X線マスクの精度を左右す
る、電子ビーム描画工程での温度変化に起因する誤差の
発生を抑制する事が可能となるので、高精度のX線マス
クを得ることが出来る。そして、これにより得られたマ
スクを用いて転写を行うことにより、高精度の微細パタ
ーン形成が可能となる。
According to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of errors due to temperature changes in the electron beam writing process, which influence the accuracy of the X-ray mask, and thus obtain a highly accurate X-ray mask. I can do it. Then, by performing transfer using the obtained mask, it is possible to form a fine pattern with high precision.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described below.

【0017】図1は本発明の一実施形態で用いた電子ビ
ーム描画装置のマスクホルダー近傍を示す断面図であ
る。
FIG. 1 is a sectional view showing the vicinity of a mask holder of an electron beam drawing apparatus used in one embodiment of the present invention.

【0018】通常の電子ビーム描画装置と同様に、二軸
のレーザー干渉計の搭載されたX-Yステージ10上にマス
クホルダー19が着脱可能な方法で固定されている。マス
ク17は、ゴム製のOリング18を介してマスクホルダー19
にクランプ20により固定されている。マスクホルダー19
にはマスク恒温化用流体21となるヘリウム(He)の流入
管22及び流出管23が接続されており、流出管23には圧力
計24が接続され、流入管22、流出管23にはそれぞれ流量
調整バルブからなる流量調整機構25a 、b が接続されて
おり、圧力計24の出力に応じて流量を制御して、マスク
ホルダー内の流体21の圧力が一定に調整される機構が備
わっている。本実施形態では、熱伝導率を考慮して、He
の圧力を1Torrに設定し、流出・流入するHeの量を約毎
分10 cm3に設定した。
A mask holder 19 is fixed on an XY stage 10 on which a biaxial laser interferometer is mounted in a detachable manner, similarly to a normal electron beam drawing apparatus. The mask 17 is connected to a mask holder 19 via an O-ring 18 made of rubber.
Is fixed by a clamp 20. Mask holder 19
Is connected to an inflow pipe 22 and an outflow pipe 23 of helium (He), which is a fluid for mask thermostat 21, a pressure gauge 24 is connected to the outflow pipe 23, and an inflow pipe 22 and an outflow pipe 23 are respectively connected to the outflow pipe 23. Flow control mechanisms 25a and 25b, each of which includes a flow control valve, are connected, and a mechanism is provided that controls the flow rate according to the output of the pressure gauge 24 and that the pressure of the fluid 21 in the mask holder is adjusted to be constant. . In the present embodiment, considering the thermal conductivity, He
Was set to 1 Torr, and the amount of He flowing out and in was set to about 10 cm 3 per minute.

【0019】マスクの表面は、レジストのエッジカット
部分に、導線の接続された端子33が、極弱い接触力で接
触する様に構成されており、マスク表面の全面が電気的
に所定の電位(通常は接地電位)となる。マスクの裏面
に対向する部分には、導体のブロック16が配置されてお
り、高電圧電源15により直流高電圧が印可可能な構造と
なっている。本実施形態では、この直流高電圧を静電チ
ャックに印可する直流高電圧と同一にすることにより、
装置の簡略化を図っているが、個別の電源を接続しても
構わない。本実施形態では、マスク恒温化用流体21の圧
力が0の場合、すなわち何らの外力の作用していない状
態での、マスク裏面と導体ブロック16の間隔を0.5 mmに
設定した。この設定は以下の設計に基づいて行われた物
である。
The surface of the mask is configured such that the terminal 33 to which the conductive wire is connected comes into contact with the edge cut portion of the resist with an extremely weak contact force. (Usually a ground potential). A conductor block 16 is arranged in a portion facing the back surface of the mask, and has a structure in which a high DC voltage can be applied by a high voltage power supply 15. In the present embodiment, by making this DC high voltage the same as the DC high voltage applied to the electrostatic chuck,
Although the apparatus is simplified, an individual power supply may be connected. In the present embodiment, when the pressure of the mask temperature-maintaining fluid 21 is 0, that is, when no external force is applied, the distance between the mask back surface and the conductor block 16 is set to 0.5 mm. This setting is based on the following design.

【0020】図3に示すような、二つの電極が間隔d を
隔てて対向し、これらの間に電圧Vが印可されている場
合、二つの電極間に働く単位面積当たりの電磁気力PEは
以下の式で与えられる大きさになる。
As shown in FIG. 3, when two electrodes face each other at a distance d and a voltage V is applied between them, the electromagnetic force per unit area PE acting between the two electrodes is as follows. It becomes the size given by the formula.

【0021】 PE=(QE)/S=ε{(V2)/(d2)} (1) 但し、Q は表面に蓄積される電荷、E は電極間の電界、
S は電極の対向部の面積であり、関係式E=V/d 、Q=CV、
C=ε(S/d) (C は静電容量、εは誘電率)を用いた。ε
として真空の誘電率:8.85×10*(-12) F/mを代入し、PE
が先に設定したHeの圧力1Torrと等しく釣り合う事を要
請すると、V/d=3.9 kV/mm となり、d を0.5 mmとする
と、V は約2 kVとなるので、静電チャックに好都合の電
圧とすることが出来る。
PE = (QE) / S = ε {(V2) / (d2)} (1) where Q is the electric charge accumulated on the surface, E is the electric field between the electrodes,
S is the area of the opposing part of the electrode, and the relational expression E = V / d, Q = CV,
C = ε (S / d) (where C is the capacitance and ε is the dielectric constant). ε
Substitute the dielectric constant of vacuum: 8.85 × 10 * (-12) F / m as PE
Demands that the pressure equals 1 Torr of He previously set, V / d = 3.9 kV / mm, and if d is 0.5 mm, V becomes about 2 kV. It can be.

【0022】マスクホルダー19にはマスクの中央部の面
法線方向の変位を監視するセンサー27が取り付けられて
おり、センサー27の出力は制御計算機28に取り込まれ、
圧力計24の出力と併用して、高電圧電源15を制御するこ
とにより、導体ブロック16に付与される電位の制御を行
う。通常、X線マスク表面の変位は圧力に対して非常に
敏感であり、その関係式は以下の式(2)で与えられ
る。
The mask holder 19 is provided with a sensor 27 for monitoring the displacement of the central portion of the mask in the surface normal direction, and the output of the sensor 27 is taken into a control computer 28.
By controlling the high-voltage power supply 15 in combination with the output of the pressure gauge 24, the potential applied to the conductor block 16 is controlled. Usually, the displacement of the X-ray mask surface is very sensitive to pressure, and the relational expression is given by the following expression (2).

【0023】 P={(4tσ0)/(r2)}h+{(8t)/(3r4)}{(E)/(1-ν)}h3 (2) 但し、P は圧力差、h は表面中央の変位、r は薄膜の半
径、σ0 は膜応力、t は膜厚、E は薄膜のヤング率、ν
は薄膜のポアソン比である。なお、当然の事ではある
が、膜の変位は中央部で最大となる。このため、変位を
最も感度良く監視するためには、中央部の変位を監視す
る事が望ましい。一例として、r=35 mm 、t=2 μm 、σ
0=100 MPa とすると、式(2)より、h が0 の近傍で
の、h の微少変位に対応するP の変化量は約0.653 Pa/
μm=4.90 mTorr/ μm となる事が判る。一方、先の式
(1)から、PE及びV の微少変化に対して{(ΔPE)(PE)}
=2{(ΔV)/(V)} が成り立つ事が分かることから、印可電
圧を0.1%程度の精度で制御することにより、PEを0.2%程
度の精度で制御することが可能となるので、約2 mTorr
の精度で制御可能である。よって表面の変位を0.4 μm
以下という十分な精度で制御することが出来ることが判
る。
P = {(4tσ0) / (r2)} h + {(8t) / (3r4)} {(E) / (1-ν)} h3 (2) where P is the pressure difference and h is the surface center , R is the radius of the thin film, σ0 is the film stress, t is the film thickness, E is the Young's modulus of the thin film, ν
Is the Poisson's ratio of the thin film. Note that, of course, the displacement of the film is maximum at the center. Therefore, in order to monitor the displacement with the highest sensitivity, it is desirable to monitor the displacement at the center. As an example, r = 35 mm, t = 2 μm, σ
Assuming 0 = 100 MPa, from equation (2), the amount of change in P corresponding to a small displacement of h near h is 0 is approximately 0.653 Pa /
It can be seen that μm = 4.90 mTorr / μm. On the other hand, from the above equation (1), {(ΔPE) (PE)} for small changes in PE and V
= 2 {(ΔV) / (V)} holds, so by controlling the applied voltage with an accuracy of about 0.1%, it becomes possible to control the PE with an accuracy of about 0.2%. About 2 mTorr
Can be controlled with a precision of. Therefore, the surface displacement is 0.4 μm
It can be seen that control can be performed with sufficient accuracy as follows.

【0024】また、マスクの恒温化のためには、マスク
恒温化用流体21を直接加熱・冷却することによっても構
わないが、本実施形態では、導体ブロック16を恒温化す
ることにより、間接的に恒温化を図っている。これは、
熱伝導率は良いが熱容量が小さいマスク恒温化用流体21
を直接加熱・冷却するよりも、熱容量の大きい導体ブロ
ック16の恒温化を図る方が、温度の制御が容易なためで
ある。導体ブロック16の恒温化はペルチェ素子を用いて
も構わないが、本実施形態では、別の作業流体11を用い
て恒温化を図っている。純水からなる作業流体11は真空
槽外部の恒温装置26を介して循環しており、絶縁性のフ
レキシブルチューブ12a を通り、流入口13を経て、導体
ブロック16に設けられた空間を流れ、流出口14を経て、
再度別の絶縁性のフレキシブルチューブ12b を通り、循
環する様になっている。この機構により、導体ブロック
16の温度を一定に保つことが出来るので、熱伝導の良い
マスク恒温化用流体21を介して、熱容量の小さいX線マ
スク基板の恒温化を図ることが可能となる。これによ
り、熱膨張に伴う長寸法誤差の低減や、温度に敏感なレ
ジストプロセスの安定化、すなわち短寸法精度の向上を
図ることが出来る。
In order to maintain the temperature of the mask, the fluid 21 for maintaining the temperature of the mask may be directly heated and cooled. However, in this embodiment, the temperature of the conductor block 16 is indirectly controlled. To keep the temperature constant. this is,
Mask constant temperature fluid 21 with good thermal conductivity but small heat capacity
This is because controlling the temperature of the conductor block 16 having a large heat capacity at a constant temperature is easier than directly heating and cooling. Although the Peltier element may be used to keep the temperature of the conductor block 16 constant, in the present embodiment, the working fluid 11 is used to keep the temperature constant. The working fluid 11 composed of pure water is circulated through a thermostat 26 outside the vacuum chamber, passes through the insulating flexible tube 12a, flows through the space provided in the conductor block 16 through the inflow port 13, and flows through the space. Via exit 14
It again circulates through another insulating flexible tube 12b. This mechanism allows the conductor block
Since the temperature of 16 can be kept constant, the X-ray mask substrate having a small heat capacity can be kept at a constant temperature via the mask constant-temperature fluid 21 having good heat conductivity. As a result, it is possible to reduce long dimension errors due to thermal expansion and to stabilize a temperature-sensitive resist process, that is, to improve short dimension accuracy.

【0025】一方、高精度のマスクを得るためには、マ
スクの保持歪みにも注意を払う必要がある。具体的に
は、マスクのクランプあるいは静電チャック時に不均一
な力が加えられた場合や、チャック面に微少なダストが
介在した場合には、マスクが変形を受けることにより、
容易に数十nmの位置歪みを生じる事が知られている。こ
れを極力抑制するために、本発明ではマスク下面はOリ
ング18との接触部分のみで支えられる様に構成されてお
り、その接触面積も、通常のOリングの様にOリングの
断面径にほぼ等しい幅の円環ではなく、Oリングの断面
径の1/3 以下の幅の円環となるように、マスクへの荷重
を制限している。また、クランプ20は、このOリングと
の接触部の真上に位置する事が、歪みの低減のためには
望ましい。より望ましくは、クランプ20は搬送等の際に
のみ用い、描画を開始する前には静電チャックのみを用
いてマスクを吸着し、クランプ20は開放した状態で描画
を行うと良い。これは、機械的なクランプは組立公差に
よる極わずかな位置ずれが発生しても、マスクに歪みを
与え易いのに対し、静電チャックは面全体に均等に吸着
力が作用するので、マスクに歪みを与えにくいという特
徴が有るからである。なお、Oリング18の外側に設けら
れた貫通口29は、マスクの着脱の際に、マスクを押し上
げるピンの通る個所であり、Oリングの外側にある事に
より、マスク恒温化流体21の気密対策を行う必要がなく
なるので、構造が簡略化出来る利点がある。
On the other hand, in order to obtain a highly accurate mask, it is necessary to pay attention to the mask distortion. Specifically, when an uneven force is applied during mask clamping or electrostatic chucking, or when minute dust is interposed on the chuck surface, the mask is deformed,
It is known that positional distortion of several tens of nm easily occurs. In order to suppress this to the utmost, in the present invention, the lower surface of the mask is configured to be supported only by the contact portion with the O-ring 18, and the contact area is also reduced to the cross-sectional diameter of the O-ring like a normal O-ring. The load on the mask is limited so that the ring has a width not more than 1/3 of the cross-sectional diameter of the O-ring, instead of a ring having almost the same width. Further, it is desirable that the clamp 20 be located right above the contact portion with the O-ring in order to reduce distortion. More desirably, the clamp 20 is used only at the time of transportation or the like, and before starting drawing, the mask is attracted using only the electrostatic chuck, and drawing is performed with the clamp 20 opened. This is because mechanical clamps can easily distort the mask even if a slight displacement occurs due to assembly tolerances, whereas electrostatic chucks apply suction force evenly to the entire surface, so the mask This is because there is a characteristic that distortion is hardly given. The through-hole 29 provided outside the O-ring 18 is a place where a pin for pushing up the mask passes when the mask is attached / detached. Therefore, there is an advantage that the structure can be simplified.

【0026】図2は本発明の一実施形態におけるX線マ
スクの製造工程に対応する断面図である。
FIG. 2 is a sectional view corresponding to an X-ray mask manufacturing process according to an embodiment of the present invention.

【0027】まず、洗浄された厚さ525 μm の4インチ
Si(100 )ウェハー1(図2a)に減圧CVD 法を用いて、
基板温度1025℃、圧力30 Torr の条件で、10% 水素希釈
のシランガス150 sccm、10% 水素希釈のアセチレンガス
65 sccm 、100%塩化水素ガス150 sccmをキャリアガスで
ある水素10 SLMと共に反応管内に導入し、X線透過性薄
膜2となる膜厚2μm のSiC を成膜した(図2b)。次に
この基板の表面にrfスパッタリング装置を用いて、Ar圧
力1mTorr の条件で、反射防止膜兼エッチングストッパ
ー3となる膜厚98 nm のAl2O3 膜を成膜した(図2
c)。
First, a 525 μm-thick 4 inch
Using a low-pressure CVD method for Si (100) wafer 1 (Fig. 2a),
At a substrate temperature of 1025 ° C and a pressure of 30 Torr, silane gas diluted with 10% hydrogen is 150 sccm and acetylene gas diluted with 10% hydrogen is used.
65 sccm and 150 sccm of 100% hydrogen chloride gas were introduced into the reaction tube together with 10 SLM of hydrogen as a carrier gas to form a 2 μm-thick SiC film to be the X-ray transparent thin film 2 (FIG. 2b). Next, a 98 nm-thick Al2O3 film serving as an anti-reflection film and an etching stopper 3 was formed on the surface of the substrate using an rf sputtering apparatus under the conditions of an Ar pressure of 1 mTorr (FIG. 2).
c).

【0028】その上にrfスパッタリング装置を用いてAr
圧力3mTorr の条件で吸収体4となる膜厚0.4 μm のタ
ングステン(W )- レニウム(Re)合金膜を成膜し、成
膜後にアニール処理を施すことにより、合金膜の応力を
ほぼ0 MPa に調整した(図2d)。
On top of that, Ar sputtering was performed using an rf sputtering apparatus.
A 0.4 μm-thick tungsten (W) -rhenium (Re) alloy film serving as the absorber 4 is formed under the condition of a pressure of 3 mTorr, and an annealing process is performed after the formation to reduce the stress of the alloy film to approximately 0 MPa. Adjusted (FIG. 2d).

【0029】さらにrfスパッタリング法により、膜厚0.
05μm のエッチングマスク層5となるクロム(Cr)膜を
形成した(図2e)。
Further, the film thickness is set to 0.
A chromium (Cr) film serving as an etching mask layer 5 having a thickness of 05 μm was formed (FIG. 2E).

【0030】そしてRIE 装置を用いて、アルミニウムの
エッチングマスクを用い、圧力10 mTorr、RFパワー200
W の条件でCF4 ガス25 sccm 、O2ガス40 sccm を供給
し、裏面の中心部の半径70 mm の領域のSiC 膜を除去
し、バックエッチングのマスクとなる開口領域6を形成
した(図2f)。次に、紫外線硬化型エポキシ樹脂接着
剤を用いて、外径125 mm、内径72 mm 、厚さ6.2 mmのガ
ラスリングをフレーム7として接合し、基板を作成した
(図2g)。なお、ガラスリングの接合に関与しない側
の平面には、予め導電性を付与するためにCrの薄膜を蒸
着してある。
Then, using an RIE apparatus, an aluminum etching mask, a pressure of 10 mTorr, and an RF power of 200
Under the condition of W, a CF4 gas of 25 sccm and an O2 gas of 40 sccm were supplied to remove the SiC film in a central area of a back surface having a radius of 70 mm, thereby forming an opening area 6 serving as a back etching mask (FIG. 2F). . Next, a glass ring having an outer diameter of 125 mm, an inner diameter of 72 mm, and a thickness of 6.2 mm was joined as a frame 7 using an ultraviolet-curable epoxy resin adhesive to form a substrate (FIG. 2g). It should be noted that a thin film of Cr is vapor-deposited in advance on a plane that does not participate in the bonding of the glass ring to impart conductivity.

【0031】さらにバックエッチング装置を用いて、こ
のSiC の除去された部分に弗酸と硝酸の1対1混合液を
滴下し、Siをエッチング除去した(図2h)。
Using a back etching apparatus, a 1: 1 mixture of hydrofluoric acid and nitric acid was dropped into the portion where the SiC had been removed, and the Si was removed by etching (FIG. 2h).

【0032】この基板上に市販の電子ビーム用ポジ型レ
ジストZEP-520 (粘度12 cps)を回転数2000 rpm、50秒
の条件で回転塗布し、エッジカットを行った後、ホット
プレートを用いて175 ℃、2分間のベーク処理を行い、
膜厚0.3 μm の感光膜8を形成した(図2i)。
On this substrate, a commercially available positive resist for electron beam ZEP-520 (viscosity: 12 cps) is spin-coated on the substrate under the conditions of a rotation speed of 2000 rpm and 50 seconds, edge-cut, and then using a hot plate. Bake at 175 ° C for 2 minutes,
A photosensitive film 8 having a thickness of 0.3 μm was formed (FIG. 2I).

【0033】そしてこの基板に、前述のマスクホルダー
を備えた加速電圧75 kV の電子ビーム描画装置を用いて
パターン描画を行った。所望の描画精度を得るために、
描画は4回の重ね書きによりパターンを形成する多重描
画を行い、基準照射量を96μC/cm2 として、照射量補正
により近接効果補正を行った。描画後、現像処理として
市販の現像液ZEP-RDを用いて液温18℃、1分間の条件で
現像を行い、引き続きMIBKで1分間のリンスを行い現像
液を除去した(図2j)。形成されたレジストパターン
を元に、BCl3およびCl2 ガスを用いて反応性イオンエッ
チングによりCr膜5を加工した(図2k)。残留したレ
ジストは酸素プラズマ中で灰化処理して除去した。(図
2l) 最後に、加工されたCr膜5をエッチングマスクとして、
CHF3及びSF6 ガスを用いて、反応性イオンエッチングに
よりW-Re合金膜4を加工した。(図2m) 以上の工程により製作されたマスクを用いて、SOR 光源
にミラーと真空隔壁Be膜を備えたビームラインを用いた
中心波長0.8 nmの露光光を用いて、Siウェハ上に塗布さ
れたレジストに転写を行ったところ、線幅70 nm のパタ
ーンを形成することが出来た。寸法精度も良好であり、
転写パターン寸法の露光面内分布を測定した所、20点の
測定点に対して、ばらつき(3 σ)は7.3 nmという値が
得られた。
Then, a pattern was drawn on this substrate by using an electron beam drawing apparatus with an acceleration voltage of 75 kV provided with the aforementioned mask holder. To obtain the desired drawing accuracy,
In the writing, multiple writing was performed to form a pattern by overwriting four times, and the proximity effect correction was performed by correcting the irradiation amount while setting the reference irradiation amount to 96 μC / cm 2. After drawing, development was performed using a commercially available developer ZEP-RD as a development process at a liquid temperature of 18 ° C. for 1 minute, followed by rinsing with MIBK for 1 minute to remove the developer (FIG. 2j). Based on the formed resist pattern, the Cr film 5 was processed by reactive ion etching using BCl3 and Cl2 gases (FIG. 2k). The remaining resist was removed by ashing in oxygen plasma. (FIG. 21) Finally, the processed Cr film 5 is used as an etching mask.
The W-Re alloy film 4 was processed by reactive ion etching using CHF3 and SF6 gases. (Figure 2m) Using the mask manufactured by the above process, the SOR light source was applied on a Si wafer using the exposure light with a center wavelength of 0.8 nm using a beam line with a mirror and a vacuum barrier Be film. When transferred to the resulting resist, a pattern with a line width of 70 nm could be formed. Good dimensional accuracy,
When the in-plane distribution of the transfer pattern dimensions was measured, a variation (3σ) of 7.3 nm was obtained for 20 measurement points.

【0034】なお、本実施形態において示した数値や素
材等は、一つの例示に過ぎず、本発明の趣旨を逸脱しな
い範囲で種種の場合に応用することが可能である。例え
ばマスク恒温化流体には約1TorrのHeガスを用いたが、
He以外のNe、Ar、N2等のガスを用いても構わず、また圧
力に関しても静電力との釣り合いが取れていれば、任意
の圧力で使用することが可能である。但し圧力が極度に
小さい場合には、熱伝導率の低下が顕著になり、恒温化
機能が損なわれるので、概ね50 mTorr以上の圧力である
事が望ましい。さらに、導体ブロックの恒温化に用いる
作業流体には純水を用いたが、オイル、アルコール等の
他の液体やN2、乾燥空気等の気体、あるいは商品名フロ
リナートで知られている熱媒体をもちいる事も可能で有
る。そして、本実施例では、X線マスクへの適用を行っ
たが、他のマスク、例えば短波長の紫外光、電子線、イ
オンビーム等を用いる場合のマスクの製造に本発明を適
用することも可能である。
It should be noted that the numerical values, materials, and the like shown in the present embodiment are merely examples, and can be applied to various cases without departing from the spirit of the present invention. For example, about 1 Torr of He gas was used for the mask temperature-regulating fluid.
A gas other than He, such as Ne, Ar, or N2, may be used, and any pressure can be used as long as the pressure is balanced with the electrostatic force. However, if the pressure is extremely low, the thermal conductivity will be remarkably reduced, and the constant temperature function will be impaired. Therefore, it is desirable that the pressure be approximately 50 mTorr or more. Furthermore, pure water was used as the working fluid used for maintaining the temperature of the conductor block, but other liquids such as oil and alcohol, gases such as N2 and dry air, or a heat medium known by the trade name Florinert were used. It is also possible to be. In this embodiment, the present invention is applied to an X-ray mask. However, the present invention may be applied to the manufacture of another mask, for example, a mask in the case of using a short wavelength ultraviolet light, an electron beam, an ion beam, or the like. It is possible.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明により、X線マスクの精度を左右
する、電子ビーム描画工程での温度変化に起因する誤差
の発生を抑制する事が可能となるので、高精度のX線マ
スクを得ることが出来る。そして、これにより得られた
マスクを用いて転写を行うことにより、高精度の微細パ
ターン形成が可能となる。
According to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of an error due to a temperature change in the electron beam lithography process, which affects the accuracy of the X-ray mask, thereby obtaining a high-precision X-ray mask. I can do it. Then, by performing transfer using the obtained mask, it is possible to form a fine pattern with high precision.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による一実施形態を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment according to the present invention.

【図2】本発明による一実施形態を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing an embodiment according to the present invention.

【図3】本発明を説明する断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・成膜基板(Si) 2・・・X線透過性薄膜(SiC ) 3・・・反射防止膜兼エッチングストッパー(Al2O3 ) 4・・・吸収体(W-Re) 5・・・エッチングマスク層(Cr) 6・・・開口領域 7・・・フレーム 8・・・レジスト(感光膜) 10・・・ステージ 11・・・作業流体(純水) 12a、b・・・フレキシブルチューブ 13・・・流入口 14・・・流出口 15・・・高電圧電源 16・・・導体ブロック 17・・・マスク 18・・・Oリング 19・・・マスクホルダー 20・・・クランプ 21・・・マスク恒温化流体(He) 22・・・流入管 23・・・流出管 24・・・圧力計 25a、b・・・流量調整機構 26・・・恒温装置 27・・・センサー 28・・・制御計算機 29・・・貫通口 30・・・絶縁ブロック 31・・・ポンプ 32・・・バルブ 33・・・端子 34・・・電子光学系 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Deposition substrate (Si) 2 ... X-ray transmissive thin film (SiC) 3 ... Antireflection film and etching stopper (Al2O3) 4 ... Absorber (W-Re) 5 ... Etching mask layer (Cr) 6 Open area 7 Frame 8 Resist (photosensitive film) 10 Stage 11 Working fluid (pure water) 12 a, b Flexible tube 13 ... Inlet 14 ... Outlet 15 ... High voltage power supply 16 ... Conductor block 17 ... Mask 18 ... O-ring 19 ... Mask holder 20 ... Clamp 21 ... Mask isothermal fluid (He) 22 ・ ・ ・ Inflow pipe 23 ・ ・ ・ Outflow pipe 24 ・ ・ ・ Pressure gauge 25a, b ・ ・ ・ Flow rate adjustment mechanism 26 ・ ・ ・ Heat-retention device 27 ・ ・ ・ Sensor 28 ・ ・ ・ Control Computer 29: Through-hole 30: Insulating block 31・ Pump 32 ・ ・ ・ Valve 33 ・ ・ ・ Terminal 34 ・ ・ ・ Electronic optical system

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被描画基板の表面高さを測定する機構
と、該被描画基板の少なくとも被描画領域の裏面に対向
した導体ブロックと、被描画基板と該導体ブロックとの
間に作業流体を満たす機構と、該導体ブロックに静電圧
を印可する機構と、該表面高さ測定機構の出力に応じて
該印可する静電圧の大きさを制御する機構とを有する電
子ビーム描画装置からなるX線マスク製造装置。
1. A mechanism for measuring a surface height of a substrate to be drawn, a conductor block facing at least a back surface of a region to be drawn of the substrate to be drawn, and a working fluid flowing between the substrate and the conductor block. An X-ray comprising an electron beam drawing apparatus having a mechanism for filling, a mechanism for applying an electrostatic voltage to the conductor block, and a mechanism for controlling the magnitude of the applied electrostatic voltage according to the output of the surface height measuring mechanism Mask manufacturing equipment.
【請求項2】 被描画基板の少なくとも被描画領域の裏
面に対向した導体ブロックを配置し、該被描画基板と該
導体ブロックとの間に恒温化された作業流体を満たし、
被描画基板の表面高さが所定の範囲となるように該導体
ブロックに静電圧を印可しつつ電子ビーム描画を行うX
線マスク製造方法。
2. A conductor block opposed to at least a back surface of a region to be drawn of a substrate to be drawn is arranged, and a working fluid maintained at a constant temperature between the substrate to be drawn and the conductor block is filled.
X for performing electron beam lithography while applying an electrostatic voltage to the conductor block so that the surface height of the substrate to be drawn is within a predetermined range.
Line mask manufacturing method.
【請求項3】 前記導体ブロックが恒温化機構を備えて
いる事を特徴とする請求項1に記載のX線マスク製造装
置。
3. The X-ray mask manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the conductor block has a temperature-regulating mechanism.
【請求項4】 前記作業流体の恒温化が、前記導体ブロ
ックを恒温化することにより行われている事を特徴とす
る請求項2に記載のX線マスク製造方法。
4. The method for manufacturing an X-ray mask according to claim 2, wherein the constant temperature of the working fluid is performed by constant temperature of the conductor block.
【請求項5】 前記恒温化機構が、第二の作業流体を循
環させる機構と、該第二の作業流体を恒温化する機構と
からなることを特徴とする請求項3に記載のX線マスク
製造装置。
5. The X-ray mask according to claim 3, wherein the constant temperature mechanism includes a mechanism for circulating a second working fluid and a mechanism for constant temperature of the second working fluid. manufacturing device.
【請求項6】 前記作業流体の恒温化が、恒温化された
第二の作業流体を用いて、前記導体ブロックを恒温化す
ることにより行われる事を特徴とする請求項4に記載の
X線マスク製造方法。
6. The X-ray according to claim 4, wherein the working fluid is thermostated by using the thermostated second working fluid to thermostat the conductor block. Mask manufacturing method.
【請求項7】 被描画基板の描画面に、所定の電位を有
する電極を電気的に接続する機構を備えた事を特徴とす
る請求項1、3、又は5に記載のX線マスク製造装置。
7. The X-ray mask manufacturing apparatus according to claim 1, further comprising a mechanism for electrically connecting an electrode having a predetermined potential to a drawing surface of the substrate to be drawn. .
【請求項8】 被描画基板の描画面を、所定の電位に電
気的に接続した状態で電子ビーム描画を行う事を特徴と
する請求項2、4、又は6に記載のX線マスク製造方
法。
8. The method of manufacturing an X-ray mask according to claim 2, wherein the drawing surface of the drawing target substrate is electrically connected to a predetermined potential to perform the electron beam drawing. .
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